• Advances in nano research
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• 제16권2호
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• pp.111-125
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• 2024

Recently, a lot of research has been done on the analysis of axial vibrations of homogeneous and FG nanotubes (nanorods) with various aspects of vibrations that have been fully mentioned in history. However, there is a lack of investigation of the dynamic internal resonances of FG nanotubes (nanorods) between them. This is one of the essential or substantial characteristics of nonlinear vibration systems that have many applications in various fields of engineering (making actuators, sensors, etc.) and medicine (improving the course of diseases such as cancers, etc.). For this reason, in this study, for the first time, the dynamic internal resonances of FG nanorods in the simultaneous presence of large-amplitude size dependent behaviour, inertial and shear effects are investigated for general state in detail. Such theoretical patterns permit as to carry out various numerical experiments, which is the key point in the expansion of advanced nano-devices in different sciences. This research presents an AFG novel nano resonator model based on the axial vibration of the elastic nanorod system in terms of derivation from large-amplitude size dependent internal modals interactions. The Hamilton's Principle is applied to achieve the basic equations in movement and boundary conditions, and a harmonic deferential quadrature method, and a multiple scale solution technique are employed to determine a semi-analytical solution. The interest of the current solution is seen in its specific procedure that useful for deriving general relationships of internal resonances of FG nanorods. The numerical results predicted by the presented formulation are compared with results already published in the literature to indicate the precision and efficiency of the used theory and method. The influences of gradient index, aspect ratio of FG nanorod, mode number, nonlinear effects, and nonlocal effects variations on the mechanical behavior of FG nanorods are examined and discussed in detail. Also, the inertial and shear traces on the formations of internal resonances of FG nanorods are studied, simultaneously. The obtained valid results of this research can be useful and practical as input data of experimental works and construction of devices related to axial vibrations of FG nanorods.

• 대한수학회보
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• 제50권1호
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• pp.37-56
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• 2013

This paper deals with the behavior of positive solutions to the following nonlocal polytropic filtration system $$\{u_t=(\mid(u^{m_1})_x{\mid}^{{p_1}^{-1}}(u^{m_1})_x)_x+u^{l_{11}}{{\int_0}^a}v^{l_{12}}({\xi},t)d{\xi},\;(x,t)\;in\;[0,a]{\times}(0,T),\\{v_t=(\mid(v^{m_2})_x{\mid}^{{p_2}^{-1}}(v^{m_2})_x)_x+v^{l_{22}}{{\int_0}^a}u^{l_{21}}({\xi},t)d{\xi},\;(x,t)\;in\;[0,a]{\times}(0,T)}$$ with nonlinear boundary conditions $u_x{\mid}{_{x=0}}=0$, $u_x{\mid}{_{x=a}}=u^{q_{11}}u^{q_{12}}{\mid}{_{x=a}}$, $v_x{\mid}{_{x=0}}=0$, $v_x|{_{x=a}}=u^{q21}v^{q22}|{_{x=a}}$ and the initial data ($u_0$, $v_0$), where $m_1$, $m_2{\geq}1$, $p_1$, $p_2$ > 1, $l_{11}$, $l_{12}$, $l_{21}$, $l_{22}$, $q_{11}$, $q_{12}$, $q_{21}$, $q_{22}$ > 0. Under appropriate hypotheses, the authors establish local theory of the solutions by a regularization method and prove that the solution either exists globally or blows up in finite time by using a comparison principle.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.309-316
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• 2015

상태 기반 페리다이나믹 모델은 일반적인 재료 구성 모델을 구현할 수 있고 비국부 영역 내에서 연결된 모든 결합의 변형을 통해 각 절점의 재료 응답이 결정되기 때문에 체적 및 전단 변형을 모두 표현할 수 있다. 따라서 상태 기반 모델은 복잡한 동적 취성 파괴 현상(분기균열, 2차 균열, 계단균열, 균열 유착 등)을 해석하는데 유용하다. 본 논문에서는 평면응력 탄성체에 대해 2차원 상태 기반 페리다이나믹 모델을 적용하고 에너지해방율과 페리다이나믹 에너지 포텐셜로부터 손상 모델을 구성하였다. 페리다이나믹 파괴 해석 모델을 통해 취성 유리 재료에 대해 균열 면에 평행한 압축 응력파가 균열 분기 패턴에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 실험을 통해 관찰된 동적 균열 진전 및 분기 패턴에 대한 주요 특성들이 페리다이나믹 해석을 통해 확인되었다. 또한 강한 인장 하중 하의 계단균열과 이차균열 등이 상태 기반 페리다이나믹 시뮬레이션을 통해 잘 모사가 되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.87-94
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• 2014

페리다이나믹 이론은 재료파괴 및 균열진전 해석에 적합하다. 그러나 적분 방정식을 풀기위해 많은 비국부 상호작용을 해석해야만 하기 때문에 일반적으로 사용되는 국부 모델들에 비해 비효율적이다. 따라서 효율적이면서 정확한 해석 모델을 구성하기 위해 페리다이나믹 모델과 다른 국부 모델을 연성하는 연성 해석법의 개발이 필요하다. 연성 방법론 개발을 위해서는 불연속성 혹은 응력 집중이 발생될 것으로 예상되는 영역에는 페리다이나믹 모델을 구성하고 상대적으로 변형 거동이 복잡하지 않은 영역은 국부 모델을 구성하는 방법이 많이 사용된다. 본 연구에서는 최근에 개발된 힘-기반 연성 방법론을 소개한다. 이 방법론에서는 블랜딩 함수를 활용하여 연성 영역을 사이에 두고 페리다이나믹 모델과 탄성체 모델을 연성한다. 수치예제를 통해 연성 모델이 집중하중 해석 혹은 정적파괴 해석 문제를 효율적이고 엄밀하게 해석할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 문제들은 일반적인 탄성체 모델을 사용해서는 엄밀한 해석이 어렵다. 반면에 페리다이나믹 모델은 엄밀한 해석이 가능하지만 계산 시간과 비용이 매우 많이 요구된다는 문제점이 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제38권5호
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• pp.533-545
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• 2021

What is desirable in engineering is to bring the engineering model as close to reality as possible while the simplicity of model is also considered. In recent years, several studies have been performed on nanocomposites but some of these studies are somewhat far from reality. For example, in many of these studies, the carbon nanotubes (CNTs) are assumed completely straight, flawless and uniformly distributed throughout the matrix but by studying nanocomposites, we find that this is not the case. In this paper, three steps have been taken to bring the presented models for nanocomposites closer to reality. One is that assuming the straightness of nanotubes is removed and the waviness is considered. Also, the nanotubes are not considered to be pristine and the influence of defect is included in accordance with reality. In addition, the approximation of uniform distribution of nanotubes is ignored and according to experimental observations, the effect of nanotube aggregation is considered. As far as we know, this is the first study on these three topics together in an article. Moreover, we also include the size effects in our models for nanocomposites. To show the accuracy of our models, our results are calibrated with experimental results and compared with theoretical model. For numerical examples, we present the buckling behaviors of nanocomposites including the size effects using nonlocal theory and compare the results of our models with the results of models with above-mentioned approximations.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.301-307
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• 2015

결합 기반 페리다이나믹 모델을 통해 다양한 동적취성파괴 현상을 해석할 수 있었지만, 결합 기반 모델은 다양한 재료 구성 모델을 표현하는데 여러 한계를 보여왔다. 특히 결합 기반 모델은 각 결합들이 서로 독립적으로 작용하도록 가정하였기 때문에 3차원 모델에서 포아송비가 1/4로 고정되며 전단 변형이 표현되지 못하고 체적 변형만이 모사되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 상태 기반 페리다이나믹 모델을 통한 동적취성파괴 해석을 제시한다. 상태 기반 모델은 일종의 일반화된 페리다이나믹 모델로서 일반적인 재료 구성모델로부터 직접 페리다이나믹 재료 모델을 구성한다. 또한 연결된 모든 결합의 변형을 통해 각 절점의 재료 응답이 결정되기 때문에 체적 및 전단 변형이 모두 표현된다. 본 논문에서는 선형 탄성체에 대해서 상태 기반 평면 응력 페리다이나믹 모델을 소개하고 상태 기반 모델에 적합한 손상 모델에 대해 논의한다. 페리다이나믹 비국부 영역을 축소시키는 $\delta$-수렴성 연구를 통해 동적파괴 모델을 검증하고 상태 기반 모델이 동적 균열 전파를 모델링하는데 적합함을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.335-341
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• 2017

본 논문에서는 고차미분 연속성을 가지는 형상함수에 기초하여 오일러-베르누이 보 유한요소모델을 정식화하였으며, 다양한 경계조건들에 대하여 그 성능을 평가하였다. 이러한 유한요소 모델들은 새로이 개발되는 고차 보 이론들과 논로컬 탄성이론에 기초한 보 이론들의 유한요소해석에 필요하다. 그러나 고차 연속성을 가지는 유한요소에 대한 성능평가는 문헌에서 찾아보기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 $C^2$ 및 $C^3$ 두 종류의 고차 유한요소들을 정식화하여 외팔보, 단순지지, 고정-힌지 등의 경계조건들을 적용하고 정적해석을 수행하였다. 고전적인 경계조건들 이외에도 고차 경계조건들이 보의 거동에 미치는 영향을 비교분석하였다. 경계조건에 따라서는 처짐의 미분 값들이 경계주변에서 진동하는 현상이 관찰되었으며, 이는 기하학적 경계조건들에 대하여 뚜렷이 나타난다. 특히 고정단과 같은 경계에서의 변위의 고차미분 조건은 이러한 불안정한 현상을 유발한다. 본 연구에서 얻어진 결과들은 고차 미분 연속성을 가지는 유한요소 이용에 가이드라인으로서 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.37-44
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• 2019

결합 기반 페리다이나믹 모델은 간단한 재료 모델을 통해 취성 재료의 다양한 동적 파괴 특성을 확인할 수 있었지만, 다양한 재료 구성 모델을 표현하는데 많은 한계점이 나타났다. 특히, 절점 간 결합이 서로 독립적으로 작용하여 포아송 비가 고정되고 전단 변형이 표현되는 않는 문제점이 있다. 상태 기반 페리다이나믹 모델은 보다 일반화되고 엄밀한 재료 모델링이 가능하며, 모든 결합의 변형 정보를 통해 각 절점의 거동이 계산되기 때문에 결합 기반 모델에서 표현하지 못한 전단 변형까지도 표현 가능하다. 본 연구에서는 상태 기반 페리다이나믹 모델을 통해 재료 모델을 구성하고, 소성 흐름 법칙으로부터 재료의 완전 소성 거동을 표현할 수 있도록 간단한 재료 모델을 구성한다. 평판 수치 예제를 통해 구성된 완전 소성 재료 모델을 검증하고 응력 변형 곡선을 확인한다. 또한 비국부 접촉 모델링을 통해 서로 다른 두 물체가 충돌하는 현상을 모사하여, 화강암반 모델의 고속 충돌 파괴 해석을 수행하고 결과분석 및 실험현상과 비교한다.